JP2774399B2 - フライホイール装置及びその運転方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばコンピュータ
電源用無停電電源装置に使用するフライホイール装置に
係り、特に電力貯蔵用フライホイール装置内を真空化す
るための改良及びその装置の運転方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】フライホイール式の無停電電源装置は、
蓄電部にフライホイールを用い電気エネルギーの形で貯
蔵し、停電発生時等の必要時にこの運転エネルギーを電
気エネルギーに変換して負荷に電力として供給しようと
するものである。上述のようにフライホイールが高速回
転（１５０００rpm)するため装置内に空気が存在する
と、フライホイールにとって高速回転をするがために大
きな空気抵抗となり、風損によるエネルギーの損失とな
る。このためこのような装置内でフライホイールが回転
しエネルギーを蓄えるようなフライホイール装置にあっ
ては装置内を真空状態とする必要がある。

【０００３】さて、上述のようなフライホイール装置に
は装置内の真空状態をつくり維持するために真空ポンプ
が用いられている。図１２は従来の真空ポンプを用いた
フライホイール装置の構造を示す説明図である。図にお
いて、１はフライホイール装置本体、２は真空ポンプ、
３は真空ポンプ２とフライホイール装置本体１をつなぐ
真空ホース、４は電磁真空バルブ、５は真空ポンプ２を
搭載する台、６は真空ポンプ用電動機、７はサイレンサ
ーまたはオイルミストトラップ、８は真空ポンプ用オイ
ル排出口、９は真空ポンプ用オイルゲージ、１０はリー
ク電磁バルブである。フライホイール装置本体１内に
は、図示されていないが中央部にフライホイール、かご
形回転子、ビポット軸などを一体化したロータを立形に
配置し、その外周部に発電電動機固定子を配置してあ
る。

【０００４】次に上述のようなフライホイール装置の動
作について説明する。フライホイール装置本体１は、内
部の中央部に高速回転するフライホイールが備えてある
ために風損を減少する目的で内部が真空状態となってい
る。この真空状態をつくり維持するために真空ポンプ２
及びこの真空ポンプ２を駆動する真空ポンプ用電動機
６、オイルミストトラップ７より構成される真空ポンプ
ユニットを備え、フライホイール装置本体１に接続する
ために真空ホース３と電磁バルブ４、リーク電磁バルブ
１０から成る真空ホース部が設けられている。

【０００５】真空ポンプ２を真空ポンプ用電動機６によ
り回転させることによってフライホイール装置本体１の
内部より真空ホース３を経由して空気を排出する。空気
の排出が終了すると電磁バルブ４が閉じ、その後リーク
電磁バルブ１０が開放状態となって真空ホース３内に空
気が入り真空ポンプ２内のオイルが逆流しないようにす
る。その状態で真空状態を維持する。

【０００６】しかしながら上述のフライホイール装置は
真空処理装置が大きくなり過大なスペースを占め、かつ
重く、価格が高いという問題点があった。このため発明
者等は、この問題点を解決するために種々検討し同一出
願人等により特願平１−３０５０７３号を出願した。

【０００７】図１３は上記特願平１−３０５０７３号に
示されたフライホイール装置の構造を示す説明図であ
る。図において、２１は真空容器のケーシング、２２は
電磁弁、２３はＴｉ合金のフィラメントで、このＴｉ合
金フィラメント２３の一端と他端に電源がつながれてい
る。２４はこのフィラメント２３を固定するための金
具、２５はフィラメント２３を蒸気を飛ばすために設け
られた容器内の部屋、２６はこの部屋２５の下部底板に
設けられた凹凸、２７は容器の温度を冷却し真空効率を
向上させるためのフィン、２８はフライホイールであ
る。

【０００８】次に前記装置の真空処理をする方法につい
て述べる。まず、電磁弁２２に外部よりロータリー真空
ポンプを接続し、先ず内部をロータリー真空ポンプで１
０^-2Torr付近まで真空度を高める。その後、電磁弁２２
を閉じてロータリー真空ポンプをはずす。運転中容器内
部に除々に出てくるアウトガスによって真空度が下がっ
て来た時、前記Ｔｉ合金のフィラメント２３に電源をつ
なぎ間欠的に電流を流す。Ｔｉ合金のフィラメント２３
は電流によって温度が上がり高温となる。フィラメント
金属の表面より活性化したチタンが飛び出し容器内のい
ろいろな部分から出てくる水素、窒素、酸素などのアウ
トガスと反応して、アウトガスと化合しアウトガスを吸
着しながら容器内壁面等へ付着する。この現象を繰り返
すことにより真空度を維持する。初期真空化処理の後、
真空度の測定値が低下した時にＴｉ合金のフィラメント
２３を通電加熱することによりチタンを活性化させガス
と化合させて真空度を保つ。

【０００９】従来のフライホイール装置は、以上のよう
に構成されているので、Ｔｉ合金のフィラメント２３が
フライホイール２８を回転させるためのモータ部分と、
真空容器のケーシング２１内に一体に収納されており、
上記モータの固定子部分などからの発熱は、ケーシング
２１にこもり、また停電の発生時などに発電をしなけれ
ばならず、この発電時には上記固定子部分からの発熱が
発生し、ケーシング２１内に熱がこもる。一方、上記Ｔ
ｉ合金のフィラメント２３を加熱通電して活性化し蒸着
させ、ケーシング２１内壁面に蒸着した分子が上記ケー
シング２１内にこもった熱によって離れてしまい蒸着効
率が悪化し、よってケーシング２１内の真空維持が難し
いなどの問題点があった。

【００１０】次に従来の電力貯蔵用フライホイール装置
の静止形真空保持装置の回路について述べる。図１４は
従来の電力貯蔵用フライホイール装置の静止形真空保持
装置にかかる回路図であり、図１５は従来の該フライホ
イール装置の真空保持装置にかかる構造図である。図１
４中、４０ａは蒸発形ゲッターであるチタンゲッタフィ
ラメント４５へ電流を流すためのトランス、４０ｂは非
蒸発形ゲッターであるジルコニウムフィラメント４６へ
電流を流すためのトランス、４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，
４３ｄは電源とトランス４０ａ，４０ｂを接続するため
の端子、４３ｅ，４３ｆ，４３ｇ，４３ｈはトランス４
０ａ，４０ｂの２次巻線の端子、４４ａ，４４ｂ，４４
ｃ，４４ｄはチタンゲッタフィラメント４５、ジルコニ
ウムフィラメント４６とトランス４０ａ，４０ｂを接続
するための端子、４７は電力貯蔵用フライホイールを収
納してある容器内の水蒸気が所定値以上であることを検
出してその後、閉成して所定時間後に開放する第１の常
開接点、４８は前記収納容器内の水素が所定値以上であ
ることを検出してその後、閉成して所定時間後に開放す
る第２の常開接点である。図１５中、２０はチタンゲッ
タフィラメント４５を入れた真空を保持した容器、５４
ａ，５４ｂはチタンゲッタフィラメント４５を取り付け
る良導体からなる接続棒、５１ａ，５１ｂはナットと座
金からなる固定ナット５９ａ，５９ｂにより接続棒５４
ａ，５４ｂにそれぞれ取り付けられたアンプ端子であ
り、チタンゲッタフィラメント４５に所望の電流を流す
ためのものである。５７は絶縁物からなる端子台取り付
け板、４９ａ，４９ｂは容器２０と端子台取り付け板５
７を結合させる取り付けネジ、４１ａ，４１ｂはチタン
ゲッタフィラメント４５を止めるタッピンネジ、５８
ａ，５８ｂは絶縁物、３０は容器２０の内部の気密性を
高めるために挿入するＯリング、３１はフライホイール
収納容器（図示せず）と容器２０を結合する配管、３２
はフライホイール収納容器内の水蒸気が所定量に達した
ことを検出した場合に弁を開放し、所定時間後に弁を閉
じる電磁弁である。更に、ジルコニウムフィラメント４
６も前記図１５と同様な構造であり、電磁弁の動作のみ
が異なる。即ち、フライホイール収納容器内の水素が所
定量に達したことを検出した場合に弁を開放し、所定時
間後に弁を閉じる。

【００１１】次に上記装置の動作について説明する。フ
ライホイール装置の風損を減少させるため、フライホイ
ールを収納している容器内を真空にすることが行われて
いる。そして、上記容器内の回転機の主に巻線ワニスの
表面からアウトガス等が発生する。フライホイールを収
納している容器内の真空度を維持するため、上記容器内
で発生する水蒸気、水素を除去する必要がある。収納容
器内の水蒸気が所定値以上になった場合、これを検出器
によって検出し、電磁弁３２を開放して常開接点４７を
閉成し、チタンゲッタフィラメント４５にトランス４０
ａを通じて電流を流して発熱によって該チタンゲッタフ
ィラメント４５自体を高温とすることによって、活性状
態となり水蒸気等を蒸着させていた。一方、該収納容器
内の水素が所定値以上になった場合、これを検出器によ
って検出し、電磁弁３２を開放して常開接点４８を閉成
し、ジルコニウムフィラメント４６によって水素等を吸
収することが行われている。上記フィラメント４５，４
６はいづれも許容値内の温度に熱しないとその機能を果
たすことができないため、上記フィラメント４５，４６
を独立してトランス４０ａ，４０ｂを用いて所定の電流
を流していた。

【００１２】従来の電力貯蔵用フライホイール装置は前
述のように構成されているので、チタンゲッタ及びジル
コニウムフィラメントを各々独立した回路、構造となっ
ていたため複雑、高価となっていた。

【００１３】次に図１６は図１５と一部異る従来の電力
貯蔵用フライホイール装置の静止形真空保持装置にかか
る構造図であり、図１７は同様な部分拡大図である。図
中の符号は図１５と同じであるので異る箇所のみ説明す
る。５９ａ，５９ｂは接続棒５４ａ，５４ｂを押え板５
７に取付けるためのナットと座金からなる固定ナット、
３０ａ〜３０ｃは容器２０の内部の気密性を高めるため
に挿入するＯリングである。

【００１４】次に図１６に示す真空保持装置の組み立て
要領について説明する。接続棒５４ａ，５４ｂにチタン
ゲッタフィラメント４５をタッピンネジ４１ａ，４１ｂ
によって取り付ける。接続棒５４ａ，５４ｂに各々Ｏリ
ング３０ａ，３０ｂを組み込み、接続棒５４ａ，５４ｂ
を押え板５７に貫通させた後、固定ナット５９ａ，５９
ｂによって接続棒５４ａ，５４ｂを押え板５７に取り付
ける。次に容器２０にＯリング３０ｃを組み込み、押え
板５７を上に乗せて取り付けネジ４９ａ，４９ｂによっ
て締め付けて止める。取り付け板５７と取り付けネジ４
９ａ，４９ｂ及び固定ナット５９ａ，５９ｂによって締
め付けＯリング３０ａ〜３０ｃを変形させ押え板５７と
接続棒５４ａ，５４ｂとの気密性、押え板５７と容器２
０との気密性を高めている。そして、アンプ端子５１
ａ，５１ｂを各々接続棒５４ａ，５４ｂに取り付けてい
た。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は前記のよう
な問題点を解決するためになされたもので、下記に示す
ことを目的とするものである。 (1)フライホイール装置内の真空維持が可能なフライホ
イール装置及びフライホイール装置内の真空維持を行な
う方法を得る。 (2)また、従来の電力貯蔵用フライホイール装置は前述
のようにチタンゲッタ及びジルコニウムフィラメントを
回路、構造の一部を共用として簡素な電力貯蔵用フライ
ホイール装置を提供する。 (3)さらに、構造の簡素な真空保持装置の容器内の気密
性を高めた電力貯蔵用フライホイール装置を提供する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係るフライ
ホイール装置は、真空中で回転可能に設けられたフライ
ホイールを内蔵するフライホイール装置本体と、前記フ
ライホイール装置本体に開閉手段を介して接続され、通
電加熱して蒸着する蒸発形ゲッターと、前記蒸発形ゲッ
ターと開閉手段を介して接続され、通電加熱して前記蒸
発形ゲッター内の水素を吸引する非蒸発形ゲッターとを
備えたものである。

【００１７】第２の発明に係るフライホイール装置の運
転方法は、フライホイールを内蔵するフライホイール装
置本体内を、前記フライホイールを運転する前に装置本
体内の空気を除去して真空化処理する第１のステップ
と、前記第１のステップで真空化処理された後、装置本
体内の真空度を検出する第２のステップと、前記第２の
ステップで検出される真空度が低下した際に蒸発形ゲッ
ターをＯＮし通電加熱して蒸着する第３のステップと、
前記第３のステップにて蒸発形ゲッターのＯＮされた時
点とあるタイミングをずらして非蒸発形ゲッターをＯＮ
し通電加熱してこの非蒸発形ゲッター内の水素を吸引す
る第４のステップと、から成るものである。

【００１８】第３の発明にかかるフライホイール装置
は、２次巻線のタップを２以上有するトランスと、水分
等のガスを蒸着する蒸発形ゲッターと、水素を吸収する
非蒸発形ゲッターと、水分が所定値以上である場合閉成
してその後開放する第１の接点と、水素が所定値以上で
ある場合閉成してその後開放する第２の接点とを備え、
前記蒸発形ゲッターの一方に第１又は第２の接点の一方
を接続し、該蒸発形ゲッターの他方に上記トランスの２
次巻線の一方を接続し、前記トランスの２次巻線のタッ
プに第１又は第２の接点の他方を接続し、前記非蒸発形
ゲッターの一方に第１又は第２の接点の一方を接続し、
該非蒸発形ゲッターの他方に上記トランスの２次巻線の
一方に接続し、前記トランスの２次巻線のタップに第１
又は第２の接点の他方を接続したことを特徴とするもの
である。

【００１９】第４の発明にかかるフライホイール装置
は、トランスと、水分等のガスを蒸着する蒸発形ゲッタ
ーと、水素を吸収する非蒸発形ゲッターと、水分が所定
値以上である場合オンしてその後オフする第１の双方性
制御整流素子と、水素が所定値以上である場合所定の導
通角をもってオンしてその後オフする第２の双方性制御
整流素子とを備え、前記蒸発形ゲッターの一方に第１又
は第２の双方性制御整流素子と該蒸発形ゲッターの他方
に前記トランスの２次巻線の一方を接続し、前記トラン
スの２次巻線の一方に第１又は第２の双方性制御整流素
子の他方を接続し、前記非蒸発形ゲッターの一方に第１
又は第２の双方性制御整流素子の一方を接続し、該非蒸
発形ゲッターの他方に前記トランスの２次巻線の一方に
接続し、前記トランスの２次巻線の他方に第１又は第２
の双方性制御整流素子の他方を接続したことを特徴とす
るものである。

【００２０】第５の発明にかかるフライホイール装置
は、水分等のガスを蒸着する蒸発形ゲッターを収納する
導体からなる第１の容器と、水素を吸収する非蒸発形ゲ
ッターを収納する導体からなる第２の容器と、蒸発形ゲ
ッターと非蒸発形ゲッターとを第１の容器と第２の容器
の一部を密着させるようにして電気的に結合させること
を特徴とするものである。

【００２１】第６の発明にかかるフライホイール装置
は、真空を保持するための真空保持容器と、前記真空保
持容器内にゲッターフィラメントを入れ、前記ゲッター
フィラメントに通電するための良導体からなる接続棒
と、前記真空保持容器を良導体からなる上蓋と、電極と
前記上蓋との間にセラミック系の絶縁物とを介在させ、
上蓋と前記絶縁物と電極とをロー付け又は半田付けして
一体とすることを特徴とするものである。

【００２２】

【作用】第１の発明におけるフライホイール装置は、蒸
発形ゲッターと、非蒸発形ゲッターとによって水素を吸
引し蒸着し、フライホイール装置本体内を真空に維持す
る。第２の発明においては、フライホイールを運転する
前に装置本体内の空気を除去し、装置本体内の真空度を
検出し、真空度が低下した際に蒸発形ゲッターをオン
し、通電加熱して蒸着し、上記蒸発形ゲッターがオンし
てからあるタイミングをずらして非蒸発形ゲッターをオ
ンし通電加熱することによって装置本体内を真空とすべ
く維持する。第３の発明におけるフライホイール装置の
蒸発形ゲッターは第１の接点の閉成によってトランスか
ら電源を供給し、非蒸発形ゲッターは第２の接点の閉成
によってトランスから電源を供給し、蒸発形ゲッターと
非蒸発形ゲッターに異なる電圧が供給される。第４の発
明におけるフライホイール装置の蒸発形ゲッターは第１
の双方性制御整流素子のオン動作によってトランスから
電源を供給し、非蒸発形ゲッターは第２の双方性制御整
流素子のオン動作によってトランスから電源を供給し、
蒸発形ゲッターと非蒸発形ゲッターに異なる電圧が供給
される。第５の発明におけるフライホイール装置は、蒸
発形ゲッターを収納する第１の容器と、非蒸発形ゲッタ
ーを収納する第１の容器の密着によって同電位となるよ
うに作用するものである。第６の発明におけるフライホ
イール装置は、真空保持容器の上蓋とセラミック系の絶
縁物と接続棒とをロー付け又は半田付けして一体とした
ものは真空保持容器の気密性を保持するように作用する
ものである。

【００２３】

【実施例】実施例１． 以下、この発明の一実施例を図に基づいて説明する。図
１及び図２はこの発明の一実施例によるフライホイール
装置の構成図、図３はこの発明の一実施例によるフライ
ホイール装置本体の説明図である。図３において、２１
は真空容器のケーシング、２７はケーシング２１の外部
表面に設けられ、ケーシング２１の容器の温度を冷却し
真空効率を向上させるためのフィン、２８はケーシング
２１に内設されたフライホイールで、ケーシング２１内
にはフライホイール２８を回転自在に支承する軸受（図
示せず）、フライホイール２８を回転駆動させるための
回転子などの駆動部（図示せず）が設けられており、こ
れらケーシング２１の内部に設けられた内部材、ケーシ
ング２１、電磁弁２２（図１３参照）、フィン２７等に
よってフライホイール装置本体２９を構成する。

【００２４】次にフライホイール装置について説明す
る。図１において、３０はフライホイール装置本体２９
の容器内部を真空にするためのロータリー真空ポンプ、
３１はフライホイール装置本体２９と真空ポンプ３０と
を電磁弁３２を介して接続する配管である。３３はＴｉ
を主成分とする化合物に通電加熱し蒸着可能な蒸発形ゲ
ッターポンプ、３４はフライホイール装置本体２９と蒸
発形ゲッターポンプ３３とを開閉手段としての電磁弁３
５を介して接続する配管である。３６はＺｒを主成分と
する化合物に通電加熱し水素を吸引可能な非蒸発形ゲッ
ターとしての非蒸発形ゲッターポンプ、３７は蒸発形ゲ
ッターポンプ３３と非蒸発形ゲッターポンプ３６とを開
閉手段としての電磁弁３８を介して接続する配管で、上
記のような構成によってフライホイール装置を構成す
る。

【００２５】次に真空処理する方法について説明する。
まず電磁弁３２に外部よりロータリー真空ポンプ３０を
接続し、フライホイール装置本体２９の内部をロータリ
ー真空ポンプ３０で１０^-4Torr付近まで真空度を高め
る。その後電磁弁３２を閉じてロータリー真空ポンプ３
０をはずす。

【００２６】運転中フライホイール装置本体２９内部に
徐々に出てくるアウトガスによって真空度が下がってき
た時、フライホイール装置本体２９の運転を停止する。
電磁弁３５をオンし蒸発形ゲッターポンプ３３をオンす
る。上記電磁弁３５をオンした後、ある所定時間のタイ
ミングをずらして電磁弁３８をオンする。一方非蒸発形
ゲッターポンプ３６をオンし活性化する。上記動作を繰
り返すことによってフライホイール装置本体２９の内部
は真空状態となる。蒸発形ゲッターポンプ３３をオンす
ることにより、通電加熱されＴｉが加熱されて化合し蒸
発させ分子をとばして壁面に蒸着する。この時Ｔｉによ
って水素以外のガスを吸収するが、水素を吸収するには
時間がかかる。非蒸発形ゲッターポンプ３６をオンする
ことにより、Ｚｒが通電加熱され水素を素早く吸収す
る。この時水分も同時に吸収するが吸収の能力は小さ
い。

【００２７】フライホイール装置本体２９内部は、固定
子部分の巻線ワニスなどの表面からアウトガスがにじみ
でてくるため時間が経過すると真空度を保持するための
真空引きが可能となってくる。このため上述したごと
く、本発明の装置は、蒸発形ゲッターポンプ３３、非蒸
発形ゲッターポンプ３６を併用し、蒸発形ゲッターポン
プ３３としてＴｉ合金に電流を流し高温にすると活性状
態となり酸素、窒素、水分などを蒸発する性質と非蒸発
形ゲッターポンプ３６としてのＺｒ合金を活性化すると
Ｈ₂ 、ＣＯ₂ ガス等を吸収する性質を併用し利用するも
のである。工場内で上記フライホイール装置本体２９内
をベーキングした後は、０．１〜０．０１Torrまでの真
空度を保持するものである。上述のようにフライホイー
ル装置本体２９の外部のロータリー真空ポンプ３０を最
初のみ使用し、あとはフライホイール装置本体２９の外
部にそれぞれ設けられた蒸発形ゲッターポンプ３３およ
び非蒸発形ゲッターポンプ３６を動作させ繰り返すこと
によって、フライホイール装置本体２９内の真空を維持
することができる。

【００２８】図２はこの発明の他の実施例によるフライ
ホイール装置で、配管３７は電磁弁３８を介して非蒸発
形ゲッターポンプ３６に接続され、他方は電磁弁３５と
蒸発形ゲッターポンプ３３との間の配管３４に接続され
ている。このように蒸発形ゲッターポンプ３３と非蒸発
形ゲッターポンプ３６とが並列に接続されていてもよ
い。

【００２９】実施例２．次にフライホイール装置の運転
方法について説明する。図４はこの発明のフライホイー
ル装置の運転のタイムチャート、図５及び図６は運転方
法を示すフローチャートである。図４において、横軸に
時間、縦軸に真空度、通電状況、電磁弁の開閉状況を示
す。図４において、Ａはフライホイール装置本体２９の
装置内の真空度を示し、Ｂは蒸発形ゲッターポンプ３３
の通電状況を、Ｃは電磁弁３５の開閉状況を、Ｄは蒸発
形ゲッターポンプ３３の真空状況を、Ｅは電磁弁３８の
開閉状況を、Ｆは非蒸発形ゲッターポンプ３６の通電状
況を、Ｇは非蒸発形ゲッターポンプ３６の真空状況を夫
々示している。

【００３０】次に運転方法についてステップ毎に述べ
る。 （ステップ１）まず電磁弁３２に外部よりロータリー真
空ポンプ３０を接続しフライホイール装置本体２９の内
部をロータリー真空ポンプ３０で１０^-4Torr付近まで真
空度を高める。 （ステップ２）電磁弁３２をオフ（閉じ）しロータリー
真空ポンプ３０をフライホイール装置から外す。 （ステップ３）次にフライホイール装置本体２９を運転
する。 （ステップ４）フライホイール装置本体２９を運転中、
フライホイール装置本体２９の内部に徐々に発生するア
ウトガスによりフライホイール装置本体内の真空度が低
下する。フライホイール装置本体２９に取付けられてい
る真空度検出手段、例えばピラニーにて真空度を絶えず
検出測定し、 （ステップ５）真空度が設定値以内か、どうか判断し、 （ステップ６）設定値より低下したときは、フライホイ
ール装置本体２９の運転を停止する。 （ステップ７）ある設定値以上の真空度が維持されてお
れば、フライホイール装置本体２９の運転を継続する。 （ステップ８）次に電磁弁３５をオンし弁を２０秒開放
する。 （ステップ９）ステップ６、ステップ８を繰り返す。 （ステップ１０）電磁弁３５をオンし弁を２０秒開放す
る。開放と同時に蒸発形ゲッターポンプ３３をオンし６
０秒間開放する。 （ステップ１１）すると蒸発形ゲッターポンプ３３のＴ
ｉが通電加熱され化合し蒸着する。 （ステップ１２）上記電磁弁３５をオンした後、３０秒
後、電磁弁３８をオンし弁を３分開放する。これは蒸発
形ゲッターポンプ３３内のＴｉの水素を吸い出すもので
ある。 （ステップ１３）所定時間経過後、電磁弁３５をオンし
弁を２０秒開放する。所定時間経過後、再び電磁弁３５
をオンし弁を２０秒開放する。 （ステップ１４）上記ステップ９〜ステップ１１を繰り
返し実行する。 （ステップ１５）上記ステップ１３で電磁弁３８を３分
開放し、終了と同時に非蒸発形ゲッターポンプ３６をオ
ンし１０分開放する。するとＺｒが通電加熱され水素を
素早く吸収する。この様にして蒸発形ゲッターポンプ３
３および非蒸発形ゲッターポンプ３６を動作させ繰り返
すことによってフライホイール装置本体２９内の真空を
維持する。

【００３１】次に第３〜第６発明の一実施例を図に基づ
いて説明する。 実施例３． 図７はこの実施例３による静止形真空保持装置を示す回
路図である。図中、４０は絶縁トランスで１つのタップ
を有している。蒸発形ゲッタ−のチタンゲッタフィラメ
ント４５と非蒸発形ゲッタ−のジルコニウムフィラメン
ト４６の一方をそれぞれ接続してその接続点を端子４４
ａへ接続し、端子４４ａとトランス４０の２次巻線の一
方の端子４３ｅを接続している。またチタンゲッタフィ
ラメント４５の他方の線を端子４４ｂへ接続し、第１の
常開接点４７を端子４４ｂとトランス４０の２次巻線の
タップすなわち端子４３ｆへ接続している。更に第２の
常開接点４８を端子４４ｃとトランス４０の２次巻線の
他方の端子４３ｇへ接続するとともに、ジルコニウムフ
ィラメント４６の他方の線を端子４４ｃへ接続してい
る。

【００３２】次に図７に基づいて動作について前述の図
１又は図２を参照しながら説明する。フライホイール収
納容器内の水蒸気が所定値以上になった場合、これを検
出器によって検出し、電磁弁３５を開放して常開接点４
７を閉成し、チタンゲッタフィラメント４５にトランス
４０を通じて電流を流して発熱によって該チタンゲッタ
フィラメント４５自体を高温とすることによって、活性
状態となり水蒸気等を蒸着させる。一方、フライホイー
ル収納容器内の水素が所定値以上になった場合、これを
検出器によって検出し、電磁弁３５，３８を開放して第
２の常開接点４８を閉成し、ジルコニウムフィラメント
４６にトランス４０を通じて電流を流して発熱によって
該ジルコニウムフィラメント４６自体を高温とすること
によって、活性状態となり水素等を吸収する。

【００３３】実施例４． 図８はこの実施例４による静止形真空保持装置を示す回
路図であり、前述の実施例３（図７）と同一部分には同
一符号を付し、説明を省略する。なお、ここでも説明に
あたっては前述の図１又は図２を参照する。図中、５２
は電磁弁３５の開放と共に所定の導通角でオンして所定
時間後にオフする第１の双方向性制御整流素子であり、
チタンゲッタフィラメント４５の一方の側の端子４４ｂ
とトランス４０の２次巻線の一方の端子４３ｆ間に接続
されている。５３は電磁弁３８の開放と共にオンして所
定時間後にオフする第２の双方向性制御整流素子であ
り、ジルコニウムフィラメント４６の一方の側の端子４
４ｃとトランス４０の２次巻線の一方の端子４３ｆ間に
接続されている。またチタンゲッタフィラメント４５の
他方とジルコニウムフィラメント４６の他方は互いに接
続してその接続点を端子４４ａへ接続し、端子４４ａと
トランス４０の２次巻線の他方の端子４３ｅを接続して
いる。次に動作について説明する。実施例３と異る点の
みを説明する。フライホイールを収納している容器内の
水蒸気が所定値以上になった場合、これを検出器によっ
て検出し、電磁弁３５を開放して第１の双方向性制御整
流素子５２を所定時間オンし、チタンゲッタフィラメン
ト４５にトランス４０通じて電流を流して発熱によって
該チタンゲッタフィラメント４５自体を高温とすること
によって、活性状態となり水蒸気等を蒸着させる。一
方、フライホイール収納容器内の水素が所定値以上にな
った場合、これを検出器によって検出し、電磁弁３８を
開放して第２の双方向性制御整流素子５３を所定時間オ
ンし、ジルコニウムフィラメント４６に電流を流して発
熱によって該ジルコニウムフィラメント４６自体を高温
とすることによって、活性状態となり水素等を吸収す
る。

【００３４】実施例５． 図９はこの発明の一実施例による静止形真空保持装置を
示す構造図であり、前述の従来例（図１５）に相当する
部分には同一符号を付してある。なお、説明にあたって
は前述の図７又は図８を参照する。図中、２０ａは蒸発
形ゲッターであるチタンゲッタフィラメント４５を収納
する導電性の第１の容器、２０ｂは非蒸発形ゲッターで
あるジルコニウムフィラメント４６を収納する導電性の
第２の容器であり、これら容器２０ａ，２０ｂは、単一
の筐体１００内を隔壁２０ｃにより２室に画成すること
で形成されているが、これら容器２０ａ，２０ｂを別体
に構成して隔壁２０ｃ相当部分を密着させるようにして
もよい。４１ａ，４１ｂはチタンゲッタフィラメント４
５を固定するタッピンネジ、４１ｃ，４１ｄはジルコニ
ウムフィラメント４６を固定するタッピンネジ、４９は
アンプ端子５１を容器２０ａすなわち筐体１００へ接続
する取付けネジである。５０ａは容器２０ａの上蓋側に
チタンゲッタフィラメント４５を固定する導電性の上蓋
取付け板で、チタンゲッタフィラメント４５の一方は、
良導体からなる接続棒５４ａに接続され、接続棒５４ａ
が絶縁物５８ａを介して上蓋取付け板５０ａに貫通支持
されて、その貫通端にナットと座金からなる固定ナット
５９ａにより取り付けられたアンプ端子５１ａと電気的
に接続されている。更にチタンゲッタフィラメント４５
の他方は、良導体からなる支持体１０１ａによって上蓋
取付け板５０ａに機械的および電気的に接続され、上蓋
取付け板５０ａから容器２０ａ（筐体１００）を介して
アンプ端子５１に電気的に接続されている。５０ｂは容
器２０ｂの下蓋側にジルコニウムフィラメント４６を固
定する導電性の下蓋取付け板で、ジルコニウムフィラメ
ント４６の一方は、良導体からなる接続棒５４ｃに接続
され、接続棒５４ｃが絶縁物５８ｃを介して下蓋取付け
板５０ｂに貫通支持されて、その貫通端にナットと座金
からなる固定ナット５９ｃにより取り付けられたアンプ
端子５１ｃと電気的に接続されている。更にジルコニウ
ムフィラメント４６の他方は、良導体からなる支持体１
０１ｂによって下蓋取付け板５０ｂに機械的および電気
的に接続され、下蓋取付け板５０ｂから容器２０ｂ（筐
体１００）を介してアンプ端子５１に電気的に接続され
ている。そして、アンプ端子５１は前述の図７又は図８
で説明した端子４４ａと、アンプ端子５１ａは端子４４
ｂと、更にアンプ端子５１ｃは端子４４ｃと、それぞれ
電気的に接続するようになっている。また、筐体１００
には、各容器２０ａ，２０ｂのそれぞれにフライホイー
ル収納容器（図示せず）と結合するための配管３１ａ，
３１ｂが設けられているとともに、容器２０ａ側の配管
３１ａに、フライホイール収納容器内の水蒸気が所定量
に達したことを検出した場合に弁を開放し、所定時間後
に弁を閉じる電磁弁３２ａを、容器２０ｂ側の配管３１
ｂに、フライホイール収納容器内の水素が所定量に達し
たことを検出した場合に弁を開放し、所定時間後に弁を
閉じる電磁弁３２ｂを、それぞれ設置している。

【００３５】実施例６． 図１０はこの実施例による静止形真空保持装置の全体を
示す構造図であり、図１１は静止形真空保持装置の部分
拡大を示す構造図である。図中、従来（図１６）と同一
符号は同一又は相当部分を示す。５０ｃは素材が鉄から
なる上蓋取付け板、５４ａは材料が良導体からなり、チ
タンゲッタフィラメント４５の一方を取り付ける接続
棒、５５ａは材料がセラミックからなり、接続棒５４ａ
を上蓋取付け板５０ｃに取り付けるための接続棒絶縁体
であり、図１１に示す如く寸法Ａだけ突出するフランジ
を有する。５６ａは接続棒５４ａと接続棒絶縁体５５ａ
を接合させる半田付け又はロー付けである。５４ｂは材
料が良導体からなり、チタンゲッタフィラメント４５の
他方を取付ける接続棒、５５ｂは材料がセラミックから
なり、接続棒５４ｂを上蓋取付け板５０ｃに取り付ける
ための接続棒絶縁体であり、図１１に示すように寸法Ａ
だけ突出するフランジを有する。５６ｂは接続棒５４ｂ
と接続棒絶縁体５５ｂを接合させる半田付け又はロー付
けである。次に図１０に示す静止形真空保持装置の組み
立て要領について説明する。まず、接続棒５４ａ，５４
ｂに接続棒絶縁体５５ａ，５５ｂを密着させて半田付け
又はロー付け５６ａによって接着する。上蓋取付け板５
０ｃと接続棒絶縁体５５を密着させて半田付け又はロー
付け５６ａ，５６ｂによって接着する。チタンゲッタフ
ィラメント４５を接続棒５４ａ，５４ｄにタッピンネジ
４１ａ，４１ｂによって取り付ける。容器２０にＯリン
グ３０ｃを組み込んだ後、上蓋取付け板５０ｃを取り付
けネジ４９ａ，４９ｂによって取り付ける。このときＯ
リング３０ｃを変形させ上蓋取付け板５０ｃと容器２０
との気密性を高める。そして、アンプ端子５１ａ，５１
ｂを各々接続棒５４ａ，５４ｂに取り付ける。フライホ
イール収納容器内の水蒸気が所定値以上になった場合、
これを検出器によって検出し、電磁弁３２を開放してチ
タンゲッタフィラメント４５に電流を流して発熱によっ
て該チタンゲッタフィラメント４５自体を高温とするこ
とによって、活性状態となり水蒸気等を蒸着させて容器
２０内の真空を保持する。更に、容器２０内が真空であ
るため各接続棒絶縁体５５ａ，５５ｂには容器２０の内
部方向に移動しようとする力が働くが、上蓋取付け板５
０ｃに各接続棒絶縁体５５ａ，５５ｂのフランジ部分が
当りその移動は阻止される。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本発明のフライホイール
装置によれば次のような効果を奏するものである。 (1)この第１及び第２の発明によれば、フライホイール
装置本体内の真空度の維持に通電加熱して蒸着する蒸発
形ゲッターと、通電加熱して蒸発形ゲッター内の水素を
吸引する非蒸発形ゲッターとを備えたので、ＴｉとＺｒ
との性質の長所を互いに生かし分担させているので、簡
単な装置で、かつほとんど保守不要の状態で長時間、容
易に真空度を維持できる。 (2)第３の発明においてはトランスのタップを用いて各
々のフィラメントに適切な電流を流すようにしたので回
路が簡素に構成できるものが得られる。 (3)第４の発明においては双方向性制御整流素子によっ
て各々のフィラメントに適切な電流を流すようにしたの
で回路が簡素に構成できるものが得られる。 (4)第５の発明においては各々のフィラメントを収納す
る容器を密着させて同電位としたので収納容器の構造を
簡素にできるものが得られる。 (5)第６の発明においては真空保持容器の上蓋とセラミ
ック系の絶縁物とゲッターフィラメントに通電するため
の接続棒とをロ−付け又は半田付けして一体としたので
簡単な構造で容器内の気密性を高めることができるもの
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるフライホイール装置
の構成図である。

【図２】この発明の他の一実施例によるフライホイール
装置の構成図である。

【図３】この発明の一実施例によるフライホイール装置
本体の説明図である。

【図４】この発明のフライホイール装置の運転のタイム
チャートである。

【図５】この発明のフライホイール装置の運転方法を示
すフローチャートである。

【図６】この発明のフライホイール装置の運転方法を示
すフローチャートである。

【図７】この発明の実施例３による静止形真空保持装置
を示す回路図である。

【図８】この発明の実施例４による静止形真空保持装置
を示す回路図である。

【図９】この発明の実施例５による静止形真空保持装置
を示す構造図である。

【図１０】この発明による静止形真空保持装置の全体を
示す構造図である。

【図１１】この発明による静止形真空保持装置の部分拡
大を示す構造図である。

【図１２】従来のフライホイール装置本体の構造を示す
説明図である。

【図１３】従来のフライホイール装置本体の構造を示す
説明図である。

【図１４】従来の静止形真空保持装置の回路図である。

【図１５】従来の静止形真空保持装置の全体を示す構造
図である。

【図１６】従来の別の静止形真空保持装置の全体を示す
構造図である。

【図１７】従来の静止形真空保持装置の部分拡大の構造
図である。

【符号の説明】

２０ 容器 ２０ａ 第１の容器 ２０ｂ 第２の容器 ２１ ケーシング ２８ フライホイール ２９ フライホイール装置本体 ３０ 真空ポンプ ３１，３４，３７ 配管 ３２，３５，３８ 電磁弁 ３３ 蒸発形ゲッターポンプ ３６ 非蒸発形ゲッターポンプ ４０ 絶縁トランス ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ タッピンネジ ５０ａ 上蓋取付け板 ５０ｂ 下蓋取付け板 ４３ｅ，４３ｆ 端子 ４４ａ，４４ｂ，４４ｃ 端子 ４５ 蒸発形ゲッター（チタンゲッタフイラメント） ４６ 非蒸発形ゲッター（ジルコニウムフイラメント） ４７ 第１の常開接点 ４８ 第２の常開接点 ５０ 上蓋 ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ アンプ端子 ５２ 第１の双方向性制御整流素子 ５３ 第２の双方向性制御整流素子 ５５ 接続棒絶縁
体 ５４ａ，５４ｂ，５４ｃ 接続棒 ５５ａ，５５ｂ 接続棒絶縁体 ５６ａ，５６ｂ 半田付け又はロ−付け ５８ａ，５８ｃ 絶縁物 ５９ａ，５９ｂ，５９ｃ 固定ナット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 博国 尼崎市若王寺３丁目11番20号 関西電力 総合技術研究所内 (72)発明者 田中 一彦 名古屋市東区矢田南五丁目１番14号 三 菱電機株式会社 名古屋製作所内 (72)発明者 入野 武志 名古屋市東区矢田南五丁目１番14号 三 菱電機株式会社 名古屋製作所内 (56)参考文献 特公 昭45−28461（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04B 37/02

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空中で回転可能に設けられたフライホ
   イールを内蔵するフライホイール装置本体と、前記フラ
   イホイール装置本体に開閉手段を介して接続され、通電
   加熱して蒸着する蒸発形ゲッターと、前記蒸発形ゲッタ
   ーと開閉手段を介して接続され、通電加熱して前記蒸発
   形ゲッター内の水素を吸引する非蒸発形ゲッターとを備
   えたことを特徴とするフライホイール装置。
2. 【請求項２】 フライホイールを内蔵するフライホイー
   ル装置本体内を、前記フライホイールを運転する前に装
   置本体内の空気を除去して真空化処理する第１のステッ
   プと、 前記第１のステップで真空化処理された後、装置本体内
   の真空度を検出する第２のステップと、 前記第２のステップで検出される真空度が低下した際に
   蒸発形ゲッターをオンし通電加熱して蒸着する第３のス
   テップと、 前記第３のステップにて蒸発形ゲッターのオンされた時
   点とあるタイミングをずらして非蒸発形ゲッターをオン
   し通電加熱してこの非蒸発形ゲッター内の水素を吸引す
   る第４のステップと、 から成ることを特徴とするフライホイール装置の運転方
   法。
3. 【請求項３】 ２次巻線のタップを１以上有するトラン
   スと、水分等のガスを蒸着する蒸発形ゲッターと、水素
   を吸収する非蒸発形ゲッターと、水分が所定値以上であ
   る場合閉成してその後開放する第１の接点と、水素が所
   定値以上である場合閉成してその後開放する第２の接点
   とを備え、 前記蒸発形ゲッターの一方に第１の接点の一方を接続す
   るとともに、該蒸発形ゲッターの他方に前記トランスの
   ２次巻線の一方を接続し、 前記非蒸発形ゲッターの一方に第２の接点の一方を接続
   するとともに、該非蒸発形ゲッターの他方に前記トラン
   スの２次巻線の一方を接続し、 前記トランスの２次巻線のタップに第１又は第２の接点
   の他方を接続するとともに、該トランスの２次巻線の他
   方に第２又は第１の接点の他方を接続したことを特徴と
   するフライホイール装置。
4. 【請求項４】 トランスと、水分等のガスを蒸着する蒸
   発形ゲッターと、水素を吸収する非蒸発形ゲッターと、
   水分が所定値以上である場合オンしてその後オフする第
   １の双方性制御整流素子と、水素が所定値以上である場
   合所定の導通角をもってオンしてその後オフする第２の
   双方性制御整流素子とを備え、 前記蒸発形ゲッターの一方に第１の双方性制御整流素子
   の一方を接続するとともに、該蒸発形ゲッターの他方に
   前記トランスの２次巻線の一方を接続し、 前記非蒸発形ゲッターの一方に第２の双方性制御整流素
   子の一方を接続するとともに、該非蒸発形ゲッターの他
   方に前記トランスの２次巻線の一方を接続し、前記トラ
   ンスの２次巻線の他方に第１及び第２の双方性制御整流
   素子の他方を接続したことを特徴とするフライホイール
   装置。
5. 【請求項５】 水分等のガスを蒸着する蒸発形ゲッター
   を収納する導体からなる第１の容器と、この第１の容器
   と密着して配置されて、水素を吸収する非蒸発形ゲッタ
   ーを収納する導体からなる第２の容器とを備え、 前記蒸発形ゲッターの一方を絶縁物を介して第１の容器
   から引き出すとともに、該蒸発形ゲッターの他方を第１
   の容器に電気的に接続し、 前記非蒸発形ゲッターの一方を絶縁物を介して第２の容
   器から引き出すとともに、該非蒸発形ゲッターの他方を
   第２の容器に電気的に接続し、 蒸発形ゲッターの他方と非蒸発形ゲッターの他方とを互
   いに第１の容器と第２の容器を介して電気的に結合させ
   たことを特徴とするフライホイール装置。
6. 【請求項６】 真空を保持するための真空保持容器と、
   前記真空保持容器内にゲッターフィラメントを入れ、前
   記ゲッターフィラメントに通電するための良導体からな
   る接続棒と、前記真空保持容器を良導体からなる上蓋
   と、前記接続棒と前記上蓋との間に介在設置されたセラ
   ミック系の絶縁物とを備え、前記上蓋と前記絶縁物、及
   び該絶縁物と接続棒とを、それぞれロー付け又は半田付
   けして一体としたことを特徴とするフライホイール装
   置。